source: palm/trunk/SOURCE/fft_xy.f90 @ 1245

Last change on this file since 1245 was 1220, checked in by heinze, 11 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 53.7 KB
Line 
1 MODULE fft_xy
2
3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2012  Leibniz University Hannover
18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: fft_xy.f90 1220 2013-08-30 09:34:38Z raasch $
27!
28! 1219 2013-08-30 09:33:18Z heinze
29! bugfix: use own branch for fftw
30!
31! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
32! fft_x and fft_y modified for parallel / ovverlapping execution of fft and
33! transpositions,
34! fftw implemented for 1d-decomposition (fft_x_1d, fft_y_1d)
35!
36! 1210 2013-08-14 10:58:20Z raasch
37! fftw added
38!
39! 1166 2013-05-24 13:55:44Z raasch
40! C_DOUBLE/COMPLEX reset to dpk
41!
42! 1153 2013-05-10 14:33:08Z raasch
43! code adjustment of data types for CUDA fft required by PGI 12.3 / CUDA 5.0
44!
45! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
46! further openACC statements added, CUDA branch completely runs on GPU
47! bugfix: CUDA fft plans adjusted for domain decomposition (before they always
48! used total domain)
49!
50! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
51! CUDA fft added
52! array_kind renamed precision_kind, 3D- instead of 1D-loops in fft_x and fft_y
53! old fft_x, fft_y become fft_x_1d, fft_y_1d and are used for 1D-decomposition
54!
55! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
56! variable sizw declared for NEC case only
57!
58! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
59! code put under GPL (PALM 3.9)
60!
61! 274 2009-03-26 15:11:21Z heinze
62! Output of messages replaced by message handling routine.
63!
64! Feb. 2007
65! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
66!
67! Revision 1.4  2006/03/28 12:27:09  raasch
68! Stop when system-specific fft is selected on NEC. For unknown reasons this
69! causes a program abort during first allocation in init_grid.
70!
71! Revision 1.2  2004/04/30 11:44:27  raasch
72! Module renamed from fft_for_1d_decomp to fft_xy, 1d-routines renamed to
73! fft_x and fft_y,
74! function FFT replaced by subroutine FFTN due to problems with 64-bit
75! mode on ibm,
76! shape of array cwork is explicitly stored in ishape/jshape and handled
77! to routine FFTN instead of shape-function (due to compiler error on
78! decalpha),
79! non vectorized FFT for nec included
80!
81! Revision 1.1  2002/06/11 13:00:49  raasch
82! Initial revision
83!
84!
85! Description:
86! ------------
87! Fast Fourier transformation along x and y for 1d domain decomposition along x.
88! Original version: Klaus Ketelsen (May 2002)
89!------------------------------------------------------------------------------!
90
91    USE control_parameters
92    USE indices
93#if defined( __cuda_fft )
94    USE ISO_C_BINDING
95#elif defined( __fftw )
96    USE, INTRINSIC ::  ISO_C_BINDING
97#endif
98    USE precision_kind
99    USE singleton
100    USE temperton_fft
101    USE transpose_indices
102
103    IMPLICIT NONE
104
105    PRIVATE
106    PUBLIC fft_x, fft_x_1d, fft_y, fft_y_1d, fft_init, fft_x_m, fft_y_m
107
108    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE, SAVE ::  ifax_x, ifax_y
109
110    LOGICAL, SAVE                            ::  init_fft = .FALSE.
111
112    REAL, SAVE ::  dnx, dny, sqr_dnx, sqr_dny
113    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE, SAVE    ::  trigs_x, trigs_y
114
115#if defined( __ibm )
116    INTEGER, PARAMETER ::  nau1 = 20000, nau2 = 22000
117!
118!-- The following working arrays contain tables and have to be "save" and
119!-- shared in OpenMP sense
120    REAL, DIMENSION(nau1), SAVE ::  aux1, auy1, aux3, auy3
121#elif defined( __nec )
122    INTEGER, SAVE ::  nz1
123    REAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE, SAVE ::  trig_xb, trig_xf, trig_yb, &
124                                              trig_yf
125#elif defined( __cuda_fft )
126    INTEGER(C_INT), SAVE ::  plan_xf, plan_xi, plan_yf, plan_yi
127    INTEGER, SAVE        ::  total_points_x_transpo, total_points_y_transpo
128#endif
129
130#if defined( __fftw )
131    INCLUDE  'fftw3.f03'
132    INTEGER(KIND=C_INT) ::  nx_c, ny_c
133    COMPLEX(KIND=C_DOUBLE_COMPLEX), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, SAVE ::  x_out, y_out
134    REAL(KIND=C_DOUBLE), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, SAVE            ::  x_in, y_in
135    TYPE(C_PTR), SAVE ::  plan_xf, plan_xi, plan_yf, plan_yi
136#endif
137
138!
139!-- Public interfaces
140    INTERFACE fft_init
141       MODULE PROCEDURE fft_init
142    END INTERFACE fft_init
143
144    INTERFACE fft_x
145       MODULE PROCEDURE fft_x
146    END INTERFACE fft_x
147
148    INTERFACE fft_x_1d
149       MODULE PROCEDURE fft_x_1d
150    END INTERFACE fft_x_1d
151
152    INTERFACE fft_y
153       MODULE PROCEDURE fft_y
154    END INTERFACE fft_y
155
156    INTERFACE fft_y_1d
157       MODULE PROCEDURE fft_y_1d
158    END INTERFACE fft_y_1d
159
160    INTERFACE fft_x_m
161       MODULE PROCEDURE fft_x_m
162    END INTERFACE fft_x_m
163
164    INTERFACE fft_y_m
165       MODULE PROCEDURE fft_y_m
166    END INTERFACE fft_y_m
167
168 CONTAINS
169
170
171    SUBROUTINE fft_init
172
173       USE cuda_fft_interfaces
174
175       IMPLICIT NONE
176
177!
178!--    The following temporary working arrays have to be on stack or private
179!--    in OpenMP sense
180#if defined( __ibm )
181       REAL, DIMENSION(0:nx+2) :: workx
182       REAL, DIMENSION(0:ny+2) :: worky
183       REAL, DIMENSION(nau2)   :: aux2, auy2, aux4, auy4
184#elif defined( __nec )
185       REAL, DIMENSION(0:nx+3,nz+1)   ::  work_x
186       REAL, DIMENSION(0:ny+3,nz+1)   ::  work_y
187       REAL, DIMENSION(6*(nx+3),nz+1) ::  workx
188       REAL, DIMENSION(6*(ny+3),nz+1) ::  worky
189#endif 
190
191!
192!--    Return, if already called
193       IF ( init_fft )  THEN
194          RETURN
195       ELSE
196          init_fft = .TRUE.
197       ENDIF
198
199       IF ( fft_method == 'system-specific' )  THEN
200
201          dnx = 1.0 / ( nx + 1.0 )
202          dny = 1.0 / ( ny + 1.0 )
203          sqr_dnx = SQRT( dnx )
204          sqr_dny = SQRT( dny )
205#if defined( __ibm )  &&  ! defined( __ibmy_special )
206!
207!--       Initialize tables for fft along x
208          CALL DRCFT( 1, workx, 1, workx, 1, nx+1, 1,  1, sqr_dnx, aux1, nau1, &
209                      aux2, nau2 )
210          CALL DCRFT( 1, workx, 1, workx, 1, nx+1, 1, -1, sqr_dnx, aux3, nau1, &
211                      aux4, nau2 )
212!
213!--       Initialize tables for fft along y
214          CALL DRCFT( 1, worky, 1, worky, 1, ny+1, 1,  1, sqr_dny, auy1, nau1, &
215                      auy2, nau2 )
216          CALL DCRFT( 1, worky, 1, worky, 1, ny+1, 1, -1, sqr_dny, auy3, nau1, &
217                      auy4, nau2 )
218#elif defined( __nec )
219          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
220                           '" currently does not work on NEC'
221          CALL message( 'fft_init', 'PA0187', 1, 2, 0, 6, 0 )
222
223          ALLOCATE( trig_xb(2*(nx+1)), trig_xf(2*(nx+1)), &
224                    trig_yb(2*(ny+1)), trig_yf(2*(ny+1)) )
225
226          work_x = 0.0
227          work_y = 0.0
228          nz1  = nz + MOD( nz+1, 2 )  ! odd nz slows down fft significantly
229                                      ! when using the NEC ffts
230
231!
232!--       Initialize tables for fft along x (non-vector and vector case (M))
233          CALL DZFFT( 0, nx+1, sqr_dnx, work_x, work_x, trig_xf, workx, 0 )
234          CALL ZDFFT( 0, nx+1, sqr_dnx, work_x, work_x, trig_xb, workx, 0 )
235          CALL DZFFTM( 0, nx+1, nz1, sqr_dnx, work_x, nx+4, work_x, nx+4, &
236                       trig_xf, workx, 0 )
237          CALL ZDFFTM( 0, nx+1, nz1, sqr_dnx, work_x, nx+4, work_x, nx+4, &
238                       trig_xb, workx, 0 )
239!
240!--       Initialize tables for fft along y (non-vector and vector case (M))
241          CALL DZFFT( 0, ny+1, sqr_dny, work_y, work_y, trig_yf, worky, 0 )
242          CALL ZDFFT( 0, ny+1, sqr_dny, work_y, work_y, trig_yb, worky, 0 )
243          CALL DZFFTM( 0, ny+1, nz1, sqr_dny, work_y, ny+4, work_y, ny+4, &
244                       trig_yf, worky, 0 )
245          CALL ZDFFTM( 0, ny+1, nz1, sqr_dny, work_y, ny+4, work_y, ny+4, &
246                       trig_yb, worky, 0 )
247#elif defined( __cuda_fft )
248          total_points_x_transpo = (nx+1) * (nyn_x-nys_x+1) * (nzt_x-nzb_x+1)
249          total_points_y_transpo = (ny+1) * (nxr_y-nxl_y+1) * (nzt_y-nzb_y+1)
250          CALL CUFFTPLAN1D( plan_xf, nx+1, CUFFT_D2Z, (nyn_x-nys_x+1) * (nzt_x-nzb_x+1) )
251          CALL CUFFTPLAN1D( plan_xi, nx+1, CUFFT_Z2D, (nyn_x-nys_x+1) * (nzt_x-nzb_x+1) )
252          CALL CUFFTPLAN1D( plan_yf, ny+1, CUFFT_D2Z, (nxr_y-nxl_y+1) * (nzt_y-nzb_y+1) )
253          CALL CUFFTPLAN1D( plan_yi, ny+1, CUFFT_Z2D, (nxr_y-nxl_y+1) * (nzt_y-nzb_y+1) )
254#else
255          message_string = 'no system-specific fft-call available'
256          CALL message( 'fft_init', 'PA0188', 1, 2, 0, 6, 0 )
257#endif
258       ELSEIF ( fft_method == 'temperton-algorithm' )  THEN
259!
260!--       Temperton-algorithm
261!--       Initialize tables for fft along x and y
262          ALLOCATE( ifax_x(nx+1), ifax_y(ny+1), trigs_x(nx+1), trigs_y(ny+1) )
263
264          CALL set99( trigs_x, ifax_x, nx+1 )
265          CALL set99( trigs_y, ifax_y, ny+1 )
266
267       ELSEIF ( fft_method == 'fftw' )  THEN
268!
269!--       FFTW
270#if defined( __fftw )
271          nx_c = nx+1
272          ny_c = ny+1
273          ALLOCATE( x_in(0:nx+2), y_in(0:ny+2), x_out(0:(nx+1)/2), &
274                    y_out(0:(ny+1)/2) )
275          plan_xf = FFTW_PLAN_DFT_R2C_1D( nx_c, x_in, x_out, FFTW_ESTIMATE )
276          plan_xi = FFTW_PLAN_DFT_C2R_1D( nx_c, x_out, x_in, FFTW_ESTIMATE )
277          plan_yf = FFTW_PLAN_DFT_R2C_1D( ny_c, y_in, y_out, FFTW_ESTIMATE )
278          plan_yi = FFTW_PLAN_DFT_C2R_1D( ny_c, y_out, y_in, FFTW_ESTIMATE )
279#else
280          message_string = 'preprocessor switch for fftw is missing'
281          CALL message( 'fft_init', 'PA0080', 1, 2, 0, 6, 0 )
282#endif
283
284       ELSEIF ( fft_method == 'singleton-algorithm' )  THEN
285
286          CONTINUE
287
288       ELSE
289
290          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
291                           '" not available'
292          CALL message( 'fft_init', 'PA0189', 1, 2, 0, 6, 0 )
293       ENDIF
294
295    END SUBROUTINE fft_init
296
297
298    SUBROUTINE fft_x( ar, direction, ar_2d )
299
300!----------------------------------------------------------------------!
301!                                 fft_x                                !
302!                                                                      !
303!               Fourier-transformation along x-direction               !
304!                     Version for 2D-decomposition                     !
305!                                                                      !
306!      fft_x uses internal algorithms (Singleton or Temperton) or      !
307!           system-specific routines, if they are available            !
308!----------------------------------------------------------------------!
309
310       USE cuda_fft_interfaces
311#if defined( __cuda_fft )
312       USE ISO_C_BINDING
313#endif
314
315       IMPLICIT NONE
316
317       CHARACTER (LEN=*) ::  direction
318       INTEGER ::  i, ishape(1), j, k
319
320       LOGICAL ::  forward_fft
321
322       REAL, DIMENSION(0:nx+2)   ::  work
323       REAL, DIMENSION(nx+2)     ::  work1
324       COMPLEX, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  cwork
325#if defined( __ibm )
326       REAL, DIMENSION(nau2)     ::  aux2, aux4
327#elif defined( __nec )
328       REAL, DIMENSION(6*(nx+1)) ::  work2
329#elif defined( __cuda_fft )
330       !$acc declare create( ar_tmp )
331       COMPLEX(dpk), DIMENSION(0:(nx+1)/2,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) ::  ar_tmp
332#endif
333       REAL, DIMENSION(0:nx,nys_x:nyn_x), OPTIONAL   ::  ar_2d
334       REAL, DIMENSION(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) ::  ar
335
336       IF ( direction == 'forward' )  THEN
337          forward_fft = .TRUE.
338       ELSE
339          forward_fft = .FALSE.
340       ENDIF
341
342       IF ( fft_method == 'singleton-algorithm' )  THEN
343
344!
345!--       Performing the fft with singleton's software works on every system,
346!--       since it is part of the model
347          ALLOCATE( cwork(0:nx) )
348     
349          IF ( forward_fft )   then
350
351             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( cwork, i, ishape, j, k )
352             !$OMP DO
353             DO  k = nzb_x, nzt_x
354                DO  j = nys_x, nyn_x
355
356                   DO  i = 0, nx
357                      cwork(i) = CMPLX( ar(i,j,k) )
358                   ENDDO
359
360                   ishape = SHAPE( cwork )
361                   CALL FFTN( cwork, ishape )
362
363                   DO  i = 0, (nx+1)/2
364                      ar(i,j,k) = REAL( cwork(i) )
365                   ENDDO
366                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
367                      ar(nx+1-i,j,k) = -AIMAG( cwork(i) )
368                   ENDDO
369
370                ENDDO
371             ENDDO
372             !$OMP END PARALLEL
373
374          ELSE
375
376             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( cwork, i, ishape, j, k )
377             !$OMP DO
378             DO  k = nzb_x, nzt_x
379                DO  j = nys_x, nyn_x
380
381                   cwork(0) = CMPLX( ar(0,j,k), 0.0 )
382                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
383                      cwork(i)      = CMPLX( ar(i,j,k), -ar(nx+1-i,j,k) )
384                      cwork(nx+1-i) = CMPLX( ar(i,j,k),  ar(nx+1-i,j,k) )
385                   ENDDO
386                   cwork((nx+1)/2) = CMPLX( ar((nx+1)/2,j,k), 0.0 )
387
388                   ishape = SHAPE( cwork )
389                   CALL FFTN( cwork, ishape, inv = .TRUE. )
390
391                   DO  i = 0, nx
392                      ar(i,j,k) = REAL( cwork(i) )
393                   ENDDO
394
395                ENDDO
396             ENDDO
397             !$OMP END PARALLEL
398
399          ENDIF
400
401          DEALLOCATE( cwork )
402
403       ELSEIF ( fft_method == 'temperton-algorithm' )  THEN
404
405!
406!--       Performing the fft with Temperton's software works on every system,
407!--       since it is part of the model
408          IF ( forward_fft )  THEN
409
410             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
411             !$OMP DO
412             DO  k = nzb_x, nzt_x
413                DO  j = nys_x, nyn_x
414
415                   work(0:nx) = ar(0:nx,j,k)
416                   CALL fft991cy( work, work1, trigs_x, ifax_x, 1, nx+1, nx+1, 1, -1 )
417
418                   DO  i = 0, (nx+1)/2
419                      ar(i,j,k) = work(2*i)
420                   ENDDO
421                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
422                      ar(nx+1-i,j,k) = work(2*i+1)
423                   ENDDO
424
425                ENDDO
426             ENDDO
427             !$OMP END PARALLEL
428
429          ELSE
430
431             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
432             !$OMP DO
433             DO  k = nzb_x, nzt_x
434                DO  j = nys_x, nyn_x
435
436                   DO  i = 0, (nx+1)/2
437                      work(2*i) = ar(i,j,k)
438                   ENDDO
439                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
440                      work(2*i+1) = ar(nx+1-i,j,k)
441                   ENDDO
442                   work(1)    = 0.0
443                   work(nx+2) = 0.0
444
445                   CALL fft991cy( work, work1, trigs_x, ifax_x, 1, nx+1, nx+1, 1, 1 )
446                   ar(0:nx,j,k) = work(0:nx)
447
448                ENDDO
449             ENDDO
450             !$OMP END PARALLEL
451
452          ENDIF
453
454       ELSEIF ( fft_method == 'fftw' )  THEN
455
456#if defined( __fftw )
457          IF ( forward_fft )  THEN
458
459             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
460             !$OMP DO
461             DO  k = nzb_x, nzt_x
462                DO  j = nys_x, nyn_x
463
464                   x_in(0:nx) = ar(0:nx,j,k)
465                   CALL FFTW_EXECUTE_DFT_R2C( plan_xf, x_in, x_out )
466
467                   IF ( PRESENT( ar_2d ) )  THEN
468
469                      DO  i = 0, (nx+1)/2
470                         ar_2d(i,j) = REAL( x_out(i) ) / ( nx+1 )
471                      ENDDO
472                      DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
473                         ar_2d(nx+1-i,j) = AIMAG( x_out(i) ) / ( nx+1 )
474                      ENDDO
475
476                   ELSE
477
478                      DO  i = 0, (nx+1)/2
479                         ar(i,j,k) = REAL( x_out(i) ) / ( nx+1 )
480                      ENDDO
481                      DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
482                         ar(nx+1-i,j,k) = AIMAG( x_out(i) ) / ( nx+1 )
483                      ENDDO
484
485                   ENDIF
486
487                ENDDO
488             ENDDO
489             !$OMP END PARALLEL
490
491          ELSE
492             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
493             !$OMP DO
494             DO  k = nzb_x, nzt_x
495                DO  j = nys_x, nyn_x
496
497                   IF ( PRESENT( ar_2d ) )  THEN
498
499                      x_out(0) = CMPLX( ar_2d(0,j), 0.0 )
500                      DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
501                         x_out(i) = CMPLX( ar_2d(i,j), ar_2d(nx+1-i,j) )
502                      ENDDO
503                      x_out((nx+1)/2) = CMPLX( ar_2d((nx+1)/2,j), 0.0 )
504
505                   ELSE
506
507                      x_out(0) = CMPLX( ar(0,j,k), 0.0 )
508                      DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
509                         x_out(i) = CMPLX( ar(i,j,k), ar(nx+1-i,j,k) )
510                      ENDDO
511                      x_out((nx+1)/2) = CMPLX( ar((nx+1)/2,j,k), 0.0 )
512
513                   ENDIF
514
515                   CALL FFTW_EXECUTE_DFT_C2R( plan_xi, x_out, x_in)
516                   ar(0:nx,j,k) = x_in(0:nx)
517
518                ENDDO
519             ENDDO
520             !$OMP END PARALLEL
521
522          ENDIF
523#endif
524
525       ELSEIF ( fft_method == 'system-specific' )  THEN
526
527#if defined( __ibm )  &&  ! defined( __ibmy_special )
528          IF ( forward_fft )  THEN
529
530             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
531             !$OMP DO
532             DO  k = nzb_x, nzt_x
533                DO  j = nys_x, nyn_x
534
535                   CALL DRCFT( 0, ar, 1, work, 1, nx+1, 1, 1, sqr_dnx, aux1, nau1, &
536                               aux2, nau2 )
537
538                   DO  i = 0, (nx+1)/2
539                      ar(i,j,k) = work(2*i)
540                   ENDDO
541                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
542                      ar(nx+1-i,j,k) = work(2*i+1)
543                   ENDDO
544
545                ENDDO
546             ENDDO
547             !$OMP END PARALLEL
548
549          ELSE
550
551             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
552             !$OMP DO
553             DO  k = nzb_x, nzt_x
554                DO  j = nys_x, nyn_x
555
556                   DO  i = 0, (nx+1)/2
557                      work(2*i) = ar(i,j,k)
558                   ENDDO
559                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
560                      work(2*i+1) = ar(nx+1-i,j,k)
561                   ENDDO
562                   work(1) = 0.0
563                   work(nx+2) = 0.0
564
565                   CALL DCRFT( 0, work, 1, work, 1, nx+1, 1, -1, sqr_dnx, aux3, nau1, &
566                               aux4, nau2 )
567
568                   DO  i = 0, nx
569                      ar(i,j,k) = work(i)
570                   ENDDO
571
572                ENDDO
573             ENDDO
574             !$OMP END PARALLEL
575
576          ENDIF
577
578#elif defined( __nec )
579
580          IF ( forward_fft )  THEN
581
582             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
583             !$OMP DO
584             DO  k = nzb_x, nzt_x
585                DO  j = nys_x, nyn_x
586
587                   work(0:nx) = ar(0:nx,j,k)
588
589                   CALL DZFFT( 1, nx+1, sqr_dnx, work, work, trig_xf, work2, 0 )
590     
591                   DO  i = 0, (nx+1)/2
592                      ar(i,j,k) = work(2*i)
593                   ENDDO
594                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
595                      ar(nx+1-i,j,k) = work(2*i+1)
596                   ENDDO
597
598                ENDDO
599             ENDDO
600             !$END OMP PARALLEL
601
602          ELSE
603
604             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
605             !$OMP DO
606             DO  k = nzb_x, nzt_x
607                DO  j = nys_x, nyn_x
608
609                   DO  i = 0, (nx+1)/2
610                      work(2*i) = ar(i,j,k)
611                   ENDDO
612                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
613                      work(2*i+1) = ar(nx+1-i,j,k)
614                   ENDDO
615                   work(1) = 0.0
616                   work(nx+2) = 0.0
617
618                   CALL ZDFFT( -1, nx+1, sqr_dnx, work, work, trig_xb, work2, 0 )
619
620                   ar(0:nx,j,k) = work(0:nx)
621
622                ENDDO
623             ENDDO
624             !$OMP END PARALLEL
625
626          ENDIF
627
628#elif defined( __cuda_fft )
629
630          IF ( forward_fft )  THEN
631
632             !$acc data present( ar )
633             CALL CUFFTEXECD2Z( plan_xf, ar, ar_tmp )
634
635             !$acc kernels
636             !$acc loop
637             DO  k = nzb_x, nzt_x
638                DO  j = nys_x, nyn_x
639
640                   !$acc loop vector( 32 )
641                   DO  i = 0, (nx+1)/2
642                      ar(i,j,k)      = REAL( ar_tmp(i,j,k) )  * dnx
643                   ENDDO
644
645                   !$acc loop vector( 32 )
646                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
647                      ar(nx+1-i,j,k) = AIMAG( ar_tmp(i,j,k) ) * dnx
648                   ENDDO
649
650                ENDDO
651             ENDDO
652             !$acc end kernels
653             !$acc end data
654
655          ELSE
656
657             !$acc data present( ar )
658             !$acc kernels
659             !$acc loop
660             DO  k = nzb_x, nzt_x
661                DO  j = nys_x, nyn_x
662
663                   ar_tmp(0,j,k) = CMPLX( ar(0,j,k), 0.0 )
664
665                   !$acc loop vector( 32 )
666                   DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
667                      ar_tmp(i,j,k) = CMPLX( ar(i,j,k), ar(nx+1-i,j,k) )
668                   ENDDO
669                   ar_tmp((nx+1)/2,j,k) = CMPLX( ar((nx+1)/2,j,k), 0.0 )
670
671                ENDDO
672             ENDDO
673             !$acc end kernels
674
675             CALL CUFFTEXECZ2D( plan_xi, ar_tmp, ar )
676             !$acc end data
677
678          ENDIF
679
680#else
681          message_string = 'no system-specific fft-call available'
682          CALL message( 'fft_x', 'PA0188', 1, 2, 0, 6, 0 )
683#endif
684
685       ELSE
686
687          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
688                           '" not available'
689          CALL message( 'fft_x', 'PA0189', 1, 2, 0, 6, 0 )
690
691       ENDIF
692
693    END SUBROUTINE fft_x
694
695    SUBROUTINE fft_x_1d( ar, direction )
696
697!----------------------------------------------------------------------!
698!                               fft_x_1d                               !
699!                                                                      !
700!               Fourier-transformation along x-direction               !
701!                     Version for 1D-decomposition                     !
702!                                                                      !
703!      fft_x uses internal algorithms (Singleton or Temperton) or      !
704!           system-specific routines, if they are available            !
705!----------------------------------------------------------------------!
706
707       IMPLICIT NONE
708
709       CHARACTER (LEN=*) ::  direction
710       INTEGER ::  i, ishape(1)
711
712       LOGICAL ::  forward_fft
713
714       REAL, DIMENSION(0:nx)     ::  ar
715       REAL, DIMENSION(0:nx+2)   ::  work
716       REAL, DIMENSION(nx+2)     ::  work1
717       COMPLEX, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  cwork
718#if defined( __ibm )
719       REAL, DIMENSION(nau2)     ::  aux2, aux4
720#elif defined( __nec )
721       REAL, DIMENSION(6*(nx+1)) ::  work2
722#endif
723
724       IF ( direction == 'forward' )  THEN
725          forward_fft = .TRUE.
726       ELSE
727          forward_fft = .FALSE.
728       ENDIF
729
730       IF ( fft_method == 'singleton-algorithm' )  THEN
731
732!
733!--       Performing the fft with singleton's software works on every system,
734!--       since it is part of the model
735          ALLOCATE( cwork(0:nx) )
736     
737          IF ( forward_fft )   then
738
739             DO  i = 0, nx
740                cwork(i) = CMPLX( ar(i) )
741             ENDDO
742             ishape = SHAPE( cwork )
743             CALL FFTN( cwork, ishape )
744             DO  i = 0, (nx+1)/2
745                ar(i) = REAL( cwork(i) )
746             ENDDO
747             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
748                ar(nx+1-i) = -AIMAG( cwork(i) )
749             ENDDO
750
751          ELSE
752
753             cwork(0) = CMPLX( ar(0), 0.0 )
754             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
755                cwork(i)      = CMPLX( ar(i), -ar(nx+1-i) )
756                cwork(nx+1-i) = CMPLX( ar(i),  ar(nx+1-i) )
757             ENDDO
758             cwork((nx+1)/2) = CMPLX( ar((nx+1)/2), 0.0 )
759
760             ishape = SHAPE( cwork )
761             CALL FFTN( cwork, ishape, inv = .TRUE. )
762
763             DO  i = 0, nx
764                ar(i) = REAL( cwork(i) )
765             ENDDO
766
767          ENDIF
768
769          DEALLOCATE( cwork )
770
771       ELSEIF ( fft_method == 'temperton-algorithm' )  THEN
772
773!
774!--       Performing the fft with Temperton's software works on every system,
775!--       since it is part of the model
776          IF ( forward_fft )  THEN
777
778             work(0:nx) = ar
779             CALL fft991cy( work, work1, trigs_x, ifax_x, 1, nx+1, nx+1, 1, -1 )
780
781             DO  i = 0, (nx+1)/2
782                ar(i) = work(2*i)
783             ENDDO
784             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
785                ar(nx+1-i) = work(2*i+1)
786             ENDDO
787
788          ELSE
789
790             DO  i = 0, (nx+1)/2
791                work(2*i) = ar(i)
792             ENDDO
793             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
794                work(2*i+1) = ar(nx+1-i)
795             ENDDO
796             work(1)    = 0.0
797             work(nx+2) = 0.0
798
799             CALL fft991cy( work, work1, trigs_x, ifax_x, 1, nx+1, nx+1, 1, 1 )
800             ar = work(0:nx)
801
802          ENDIF
803
804       ELSEIF ( fft_method == 'fftw' )  THEN
805
806#if defined( __fftw )
807          IF ( forward_fft )  THEN
808
809             x_in(0:nx) = ar(0:nx)
810             CALL FFTW_EXECUTE_DFT_R2C( plan_xf, x_in, x_out )
811
812             DO  i = 0, (nx+1)/2
813                ar(i) = REAL( x_out(i) ) / ( nx+1 )
814             ENDDO
815             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
816                ar(nx+1-i) = AIMAG( x_out(i) ) / ( nx+1 )
817             ENDDO
818
819         ELSE
820
821             x_out(0) = CMPLX( ar(0), 0.0 )
822             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
823                x_out(i) = CMPLX( ar(i), ar(nx+1-i) )
824             ENDDO
825             x_out((nx+1)/2) = CMPLX( ar((nx+1)/2), 0.0 )
826
827             CALL FFTW_EXECUTE_DFT_C2R( plan_xi, x_out, x_in)
828             ar(0:nx) = x_in(0:nx)
829
830         ENDIF
831#endif
832
833       ELSEIF ( fft_method == 'system-specific' )  THEN
834
835#if defined( __ibm )  &&  ! defined( __ibmy_special )
836          IF ( forward_fft )  THEN
837
838             CALL DRCFT( 0, ar, 1, work, 1, nx+1, 1, 1, sqr_dnx, aux1, nau1, &
839                         aux2, nau2 )
840
841             DO  i = 0, (nx+1)/2
842                ar(i) = work(2*i)
843             ENDDO
844             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
845                ar(nx+1-i) = work(2*i+1)
846             ENDDO
847
848          ELSE
849
850             DO  i = 0, (nx+1)/2
851                work(2*i) = ar(i)
852             ENDDO
853             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
854                work(2*i+1) = ar(nx+1-i)
855             ENDDO
856             work(1) = 0.0
857             work(nx+2) = 0.0
858
859             CALL DCRFT( 0, work, 1, work, 1, nx+1, 1, -1, sqr_dnx, aux3, nau1, &
860                         aux4, nau2 )
861
862             DO  i = 0, nx
863                ar(i) = work(i)
864             ENDDO
865
866          ENDIF
867#elif defined( __nec )
868          IF ( forward_fft )  THEN
869
870             work(0:nx) = ar(0:nx)
871
872             CALL DZFFT( 1, nx+1, sqr_dnx, work, work, trig_xf, work2, 0 )
873     
874             DO  i = 0, (nx+1)/2
875                ar(i) = work(2*i)
876             ENDDO
877             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
878                ar(nx+1-i) = work(2*i+1)
879             ENDDO
880
881          ELSE
882
883             DO  i = 0, (nx+1)/2
884                work(2*i) = ar(i)
885             ENDDO
886             DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
887                work(2*i+1) = ar(nx+1-i)
888             ENDDO
889             work(1) = 0.0
890             work(nx+2) = 0.0
891
892             CALL ZDFFT( -1, nx+1, sqr_dnx, work, work, trig_xb, work2, 0 )
893
894             ar(0:nx) = work(0:nx)
895
896          ENDIF
897#else
898          message_string = 'no system-specific fft-call available'
899          CALL message( 'fft_x_1d', 'PA0188', 1, 2, 0, 6, 0 )
900#endif
901       ELSE
902          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
903                           '" not available'
904          CALL message( 'fft_x_1d', 'PA0189', 1, 2, 0, 6, 0 )
905
906       ENDIF
907
908    END SUBROUTINE fft_x_1d
909
910    SUBROUTINE fft_y( ar, direction, ar_tr, nxl_y_bound, nxr_y_bound, nxl_y_l, &
911                      nxr_y_l )
912
913!----------------------------------------------------------------------!
914!                                 fft_y                                !
915!                                                                      !
916!               Fourier-transformation along y-direction               !
917!                     Version for 2D-decomposition                     !
918!                                                                      !
919!      fft_y uses internal algorithms (Singleton or Temperton) or      !
920!           system-specific routines, if they are available            !
921!                                                                      !
922! direction:  'forward' or 'backward'                                  !
923! ar, ar_tr:  3D data arrays                                           !
924!             forward:   ar: before  ar_tr: after transformation       !
925!             backward:  ar_tr: before  ar: after transfosition        !
926!                                                                      !
927! In case of non-overlapping transposition/transformation:             !
928! nxl_y_bound = nxl_y_l = nxl_y                                        !
929! nxr_y_bound = nxr_y_l = nxr_y                                        !
930!                                                                      !
931! In case of overlapping transposition/transformation                  !
932! - nxl_y_bound  and  nxr_y_bound have the original values of          !
933!   nxl_y, nxr_y.  ar_tr is dimensioned using these values.            !
934! - nxl_y_l = nxr_y_r.  ar is dimensioned with these values, so that   !
935!   transformation is carried out for a 2D-plane only.                 !
936!----------------------------------------------------------------------!
937
938       USE cuda_fft_interfaces
939#if defined( __cuda_fft )
940       USE ISO_C_BINDING
941#endif
942
943       IMPLICIT NONE
944
945       CHARACTER (LEN=*) ::  direction
946       INTEGER ::  i, j, jshape(1), k
947       INTEGER ::  nxl_y_bound, nxl_y_l, nxr_y_bound, nxr_y_l
948
949       LOGICAL ::  forward_fft
950
951       REAL, DIMENSION(0:ny+2)   ::  work
952       REAL, DIMENSION(ny+2)     ::  work1
953       COMPLEX, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  cwork
954#if defined( __ibm )
955       REAL, DIMENSION(nau2)     ::  auy2, auy4
956#elif defined( __nec )
957       REAL, DIMENSION(6*(ny+1)) ::  work2
958#elif defined( __cuda_fft )
959       !$acc declare create( ar_tmp )
960       COMPLEX(dpk), DIMENSION(0:(ny+1)/2,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) ::  ar_tmp
961#endif
962       REAL, DIMENSION(0:ny,nxl_y_l:nxr_y_l,nzb_y:nzt_y) ::  ar
963       REAL, DIMENSION(0:ny,nxl_y_bound:nxr_y_bound,nzb_y:nzt_y) ::  ar_tr
964
965       IF ( direction == 'forward' )  THEN
966          forward_fft = .TRUE.
967       ELSE
968          forward_fft = .FALSE.
969       ENDIF
970
971       IF ( fft_method == 'singleton-algorithm' )  THEN
972
973!
974!--       Performing the fft with singleton's software works on every system,
975!--       since it is part of the model
976          ALLOCATE( cwork(0:ny) )
977
978          IF ( forward_fft )   then
979
980             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( cwork, i, jshape, j, k )
981             !$OMP DO
982             DO  k = nzb_y, nzt_y
983                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
984
985                   DO  j = 0, ny
986                      cwork(j) = CMPLX( ar(j,i,k) )
987                   ENDDO
988
989                   jshape = SHAPE( cwork )
990                   CALL FFTN( cwork, jshape )
991
992                   DO  j = 0, (ny+1)/2
993                      ar_tr(j,i,k) = REAL( cwork(j) )
994                   ENDDO
995                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
996                      ar_tr(ny+1-j,i,k) = -AIMAG( cwork(j) )
997                   ENDDO
998
999                ENDDO
1000             ENDDO
1001             !$OMP END PARALLEL
1002
1003          ELSE
1004
1005             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( cwork, i, jshape, j, k )
1006             !$OMP DO
1007             DO  k = nzb_y, nzt_y
1008                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1009
1010                   cwork(0) = CMPLX( ar_tr(0,i,k), 0.0 )
1011                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1012                      cwork(j)      = CMPLX( ar_tr(j,i,k), -ar_tr(ny+1-j,i,k) )
1013                      cwork(ny+1-j) = CMPLX( ar_tr(j,i,k),  ar_tr(ny+1-j,i,k) )
1014                   ENDDO
1015                   cwork((ny+1)/2) = CMPLX( ar_tr((ny+1)/2,i,k), 0.0 )
1016
1017                   jshape = SHAPE( cwork )
1018                   CALL FFTN( cwork, jshape, inv = .TRUE. )
1019
1020                   DO  j = 0, ny
1021                      ar(j,i,k) = REAL( cwork(j) )
1022                   ENDDO
1023
1024                ENDDO
1025             ENDDO
1026             !$OMP END PARALLEL
1027
1028          ENDIF
1029
1030          DEALLOCATE( cwork )
1031
1032       ELSEIF ( fft_method == 'temperton-algorithm' )  THEN
1033
1034!
1035!--       Performing the fft with Temperton's software works on every system,
1036!--       since it is part of the model
1037          IF ( forward_fft )  THEN
1038
1039             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1040             !$OMP DO
1041             DO  k = nzb_y, nzt_y
1042                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1043
1044                   work(0:ny) = ar(0:ny,i,k)
1045                   CALL fft991cy( work, work1, trigs_y, ifax_y, 1, ny+1, ny+1, 1, -1 )
1046
1047                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1048                      ar_tr(j,i,k) = work(2*j)
1049                   ENDDO
1050                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1051                      ar_tr(ny+1-j,i,k) = work(2*j+1)
1052                   ENDDO
1053
1054                ENDDO
1055             ENDDO
1056             !$OMP END PARALLEL
1057
1058          ELSE
1059
1060             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1061             !$OMP DO
1062             DO  k = nzb_y, nzt_y
1063                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1064
1065                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1066                      work(2*j) = ar_tr(j,i,k)
1067                   ENDDO
1068                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1069                      work(2*j+1) = ar_tr(ny+1-j,i,k)
1070                   ENDDO
1071                   work(1)    = 0.0
1072                   work(ny+2) = 0.0
1073
1074                   CALL fft991cy( work, work1, trigs_y, ifax_y, 1, ny+1, ny+1, 1, 1 )
1075                   ar(0:ny,i,k) = work(0:ny)
1076
1077                ENDDO
1078             ENDDO
1079             !$OMP END PARALLEL
1080
1081          ENDIF
1082
1083       ELSEIF ( fft_method == 'fftw' )  THEN
1084
1085#if defined( __fftw )
1086          IF ( forward_fft )  THEN
1087
1088             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1089             !$OMP DO
1090             DO  k = nzb_y, nzt_y
1091                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1092
1093                   y_in(0:ny) = ar(0:ny,i,k)
1094                   CALL FFTW_EXECUTE_DFT_R2C( plan_yf, y_in, y_out )
1095
1096                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1097                      ar_tr(j,i,k) = REAL( y_out(j) ) / (ny+1)
1098                   ENDDO
1099                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1100                      ar_tr(ny+1-j,i,k) = AIMAG( y_out(j) ) / (ny+1)
1101                   ENDDO
1102
1103                ENDDO
1104             ENDDO
1105             !$OMP END PARALLEL
1106
1107          ELSE
1108
1109             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1110             !$OMP DO
1111             DO  k = nzb_y, nzt_y
1112                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1113
1114                   y_out(0) = CMPLX( ar_tr(0,i,k), 0.0 )
1115                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1116                      y_out(j) = CMPLX( ar_tr(j,i,k), ar_tr(ny+1-j,i,k) )
1117                   ENDDO
1118                   y_out((ny+1)/2) = CMPLX( ar_tr((ny+1)/2,i,k), 0.0 )
1119
1120                   CALL FFTW_EXECUTE_DFT_C2R( plan_yi, y_out, y_in )
1121                   ar(0:ny,i,k) = y_in(0:ny)
1122
1123                ENDDO
1124             ENDDO
1125             !$OMP END PARALLEL
1126
1127          ENDIF
1128#endif
1129
1130       ELSEIF ( fft_method == 'system-specific' )  THEN
1131
1132#if defined( __ibm )  &&  ! defined( __ibmy_special )
1133          IF ( forward_fft)  THEN
1134
1135             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1136             !$OMP DO
1137             DO  k = nzb_y, nzt_y
1138                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1139
1140                   CALL DRCFT( 0, ar, 1, work, 1, ny+1, 1, 1, sqr_dny, auy1, nau1, &
1141                               auy2, nau2 )
1142
1143                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1144                      ar_tr(j,i,k) = work(2*j)
1145                   ENDDO
1146                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1147                      ar_tr(ny+1-j,i,k) = work(2*j+1)
1148                   ENDDO
1149
1150                ENDDO
1151             ENDDO
1152             !$OMP END PARALLEL
1153
1154          ELSE
1155
1156             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1157             !$OMP DO
1158             DO  k = nzb_y, nzt_y
1159                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1160
1161                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1162                      work(2*j) = ar_tr(j,i,k)
1163                   ENDDO
1164                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1165                      work(2*j+1) = ar_tr(ny+1-j,i,k)
1166                   ENDDO
1167                   work(1)    = 0.0
1168                   work(ny+2) = 0.0
1169
1170                   CALL DCRFT( 0, work, 1, work, 1, ny+1, 1, -1, sqr_dny, auy3, nau1, &
1171                               auy4, nau2 )
1172
1173                   DO  j = 0, ny
1174                      ar(j,i,k) = work(j)
1175                   ENDDO
1176
1177                ENDDO
1178             ENDDO
1179             !$OMP END PARALLEL
1180
1181          ENDIF
1182#elif defined( __nec )
1183          IF ( forward_fft )  THEN
1184
1185             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1186             !$OMP DO
1187             DO  k = nzb_y, nzt_y
1188                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1189
1190                   work(0:ny) = ar(0:ny,i,k)
1191
1192                   CALL DZFFT( 1, ny+1, sqr_dny, work, work, trig_yf, work2, 0 )
1193
1194                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1195                      ar_tr(j,i,k) = work(2*j)
1196                   ENDDO
1197                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1198                      ar_tr(ny+1-j,i,k) = work(2*j+1)
1199                   ENDDO
1200
1201                ENDDO
1202             ENDDO
1203             !$END OMP PARALLEL
1204
1205          ELSE
1206
1207             !$OMP PARALLEL PRIVATE ( work, i, j, k )
1208             !$OMP DO
1209             DO  k = nzb_y, nzt_y
1210                DO  i = nxl_y_l, nxr_y_l
1211
1212                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1213                      work(2*j) = ar_tr(j,i,k)
1214                   ENDDO
1215                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1216                      work(2*j+1) = ar_tr(ny+1-j,i,k)
1217                   ENDDO
1218                   work(1) = 0.0
1219                   work(ny+2) = 0.0
1220
1221                   CALL ZDFFT( -1, ny+1, sqr_dny, work, work, trig_yb, work2, 0 )
1222
1223                   ar(0:ny,i,k) = work(0:ny)
1224
1225                ENDDO
1226             ENDDO
1227             !$OMP END PARALLEL
1228
1229          ENDIF
1230#elif defined( __cuda_fft )
1231
1232          IF ( forward_fft )  THEN
1233
1234             !$acc data present( ar )
1235             CALL CUFFTEXECD2Z( plan_yf, ar, ar_tmp )
1236
1237             !$acc kernels
1238             !$acc loop
1239             DO  k = nzb_y, nzt_y
1240                DO  i = nxl_y, nxr_y
1241
1242                   !$acc loop vector( 32 )
1243                   DO  j = 0, (ny+1)/2
1244                      ar(j,i,k)      = REAL( ar_tmp(j,i,k) )  * dny
1245                   ENDDO
1246
1247                   !$acc loop vector( 32 )
1248                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1249                      ar(ny+1-j,i,k) = AIMAG( ar_tmp(j,i,k) ) * dny
1250                   ENDDO
1251
1252                ENDDO
1253             ENDDO
1254             !$acc end kernels
1255             !$acc end data
1256
1257          ELSE
1258
1259             !$acc data present( ar )
1260             !$acc kernels
1261             !$acc loop
1262             DO  k = nzb_y, nzt_y
1263                DO  i = nxl_y, nxr_y
1264
1265                   ar_tmp(0,i,k) = CMPLX( ar(0,i,k), 0.0 )
1266
1267                   !$acc loop vector( 32 )
1268                   DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1269                      ar_tmp(j,i,k) = CMPLX( ar(j,i,k), ar(ny+1-j,i,k) )
1270                   ENDDO
1271                   ar_tmp((ny+1)/2,i,k) = CMPLX( ar((ny+1)/2,i,k), 0.0 )
1272
1273                ENDDO
1274             ENDDO
1275             !$acc end kernels
1276
1277             CALL CUFFTEXECZ2D( plan_yi, ar_tmp, ar )
1278             !$acc end data
1279
1280          ENDIF
1281
1282#else
1283          message_string = 'no system-specific fft-call available'
1284          CALL message( 'fft_y', 'PA0188', 1, 2, 0, 6, 0 ) 
1285#endif
1286
1287       ELSE
1288
1289          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
1290                           '" not available'
1291          CALL message( 'fft_y', 'PA0189', 1, 2, 0, 6, 0 )
1292
1293       ENDIF
1294
1295    END SUBROUTINE fft_y
1296
1297    SUBROUTINE fft_y_1d( ar, direction )
1298
1299!----------------------------------------------------------------------!
1300!                               fft_y_1d                               !
1301!                                                                      !
1302!               Fourier-transformation along y-direction               !
1303!                     Version for 1D-decomposition                     !
1304!                                                                      !
1305!      fft_y uses internal algorithms (Singleton or Temperton) or      !
1306!           system-specific routines, if they are available            !
1307!----------------------------------------------------------------------!
1308
1309       IMPLICIT NONE
1310
1311       CHARACTER (LEN=*) ::  direction
1312       INTEGER ::  j, jshape(1)
1313
1314       LOGICAL ::  forward_fft
1315
1316       REAL, DIMENSION(0:ny)     ::  ar
1317       REAL, DIMENSION(0:ny+2)   ::  work
1318       REAL, DIMENSION(ny+2)     ::  work1
1319       COMPLEX, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  cwork
1320#if defined( __ibm )
1321       REAL, DIMENSION(nau2)     ::  auy2, auy4
1322#elif defined( __nec )
1323       REAL, DIMENSION(6*(ny+1)) ::  work2
1324#endif
1325
1326       IF ( direction == 'forward' )  THEN
1327          forward_fft = .TRUE.
1328       ELSE
1329          forward_fft = .FALSE.
1330       ENDIF
1331
1332       IF ( fft_method == 'singleton-algorithm' )  THEN
1333
1334!
1335!--       Performing the fft with singleton's software works on every system,
1336!--       since it is part of the model
1337          ALLOCATE( cwork(0:ny) )
1338
1339          IF ( forward_fft )  THEN
1340
1341             DO  j = 0, ny
1342                cwork(j) = CMPLX( ar(j) )
1343             ENDDO
1344
1345             jshape = SHAPE( cwork )
1346             CALL FFTN( cwork, jshape )
1347
1348             DO  j = 0, (ny+1)/2
1349                ar(j) = REAL( cwork(j) )
1350             ENDDO
1351             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1352                ar(ny+1-j) = -AIMAG( cwork(j) )
1353             ENDDO
1354
1355          ELSE
1356
1357             cwork(0) = CMPLX( ar(0), 0.0 )
1358             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1359                cwork(j)      = CMPLX( ar(j), -ar(ny+1-j) )
1360                cwork(ny+1-j) = CMPLX( ar(j),  ar(ny+1-j) )
1361             ENDDO
1362             cwork((ny+1)/2) = CMPLX( ar((ny+1)/2), 0.0 )
1363
1364             jshape = SHAPE( cwork )
1365             CALL FFTN( cwork, jshape, inv = .TRUE. )
1366
1367             DO  j = 0, ny
1368                ar(j) = REAL( cwork(j) )
1369             ENDDO
1370
1371          ENDIF
1372
1373          DEALLOCATE( cwork )
1374
1375       ELSEIF ( fft_method == 'temperton-algorithm' )  THEN
1376
1377!
1378!--       Performing the fft with Temperton's software works on every system,
1379!--       since it is part of the model
1380          IF ( forward_fft )  THEN
1381
1382             work(0:ny) = ar
1383             CALL fft991cy( work, work1, trigs_y, ifax_y, 1, ny+1, ny+1, 1, -1 )
1384
1385             DO  j = 0, (ny+1)/2
1386                ar(j) = work(2*j)
1387             ENDDO
1388             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1389                ar(ny+1-j) = work(2*j+1)
1390             ENDDO
1391
1392          ELSE
1393
1394             DO  j = 0, (ny+1)/2
1395                work(2*j) = ar(j)
1396             ENDDO
1397             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1398                work(2*j+1) = ar(ny+1-j)
1399             ENDDO
1400             work(1)    = 0.0
1401             work(ny+2) = 0.0
1402
1403             CALL fft991cy( work, work1, trigs_y, ifax_y, 1, ny+1, ny+1, 1, 1 )
1404             ar = work(0:ny)
1405
1406          ENDIF
1407
1408       ELSEIF ( fft_method == 'fftw' )  THEN
1409
1410#if defined( __fftw )
1411          IF ( forward_fft )  THEN
1412
1413             y_in(0:ny) = ar(0:ny)
1414             CALL FFTW_EXECUTE_DFT_R2C( plan_yf, y_in, y_out )
1415
1416             DO  j = 0, (ny+1)/2
1417                ar(j) = REAL( y_out(j) ) / (ny+1)
1418             ENDDO
1419             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1420                ar(ny+1-j) = AIMAG( y_out(j) ) / (ny+1)
1421             ENDDO
1422
1423          ELSE
1424
1425             y_out(0) = CMPLX( ar(0), 0.0 )
1426             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1427                y_out(j) = CMPLX( ar(j), ar(ny+1-j) )
1428             ENDDO
1429             y_out((ny+1)/2) = CMPLX( ar((ny+1)/2), 0.0 )
1430
1431             CALL FFTW_EXECUTE_DFT_C2R( plan_yi, y_out, y_in )
1432             ar(0:ny) = y_in(0:ny)
1433
1434          ENDIF
1435#endif
1436
1437       ELSEIF ( fft_method == 'system-specific' )  THEN
1438
1439#if defined( __ibm )  &&  ! defined( __ibmy_special )
1440          IF ( forward_fft )  THEN
1441
1442             CALL DRCFT( 0, ar, 1, work, 1, ny+1, 1, 1, sqr_dny, auy1, nau1, &
1443                         auy2, nau2 )
1444
1445             DO  j = 0, (ny+1)/2
1446                ar(j) = work(2*j)
1447             ENDDO
1448             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1449                ar(ny+1-j) = work(2*j+1)
1450             ENDDO
1451
1452          ELSE
1453
1454             DO  j = 0, (ny+1)/2
1455                work(2*j) = ar(j)
1456             ENDDO
1457             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1458                work(2*j+1) = ar(ny+1-j)
1459             ENDDO
1460             work(1)    = 0.0
1461             work(ny+2) = 0.0
1462
1463             CALL DCRFT( 0, work, 1, work, 1, ny+1, 1, -1, sqr_dny, auy3, nau1, &
1464                         auy4, nau2 )
1465
1466             DO  j = 0, ny
1467                ar(j) = work(j)
1468             ENDDO
1469
1470          ENDIF
1471#elif defined( __nec )
1472          IF ( forward_fft )  THEN
1473
1474             work(0:ny) = ar(0:ny)
1475
1476             CALL DZFFT( 1, ny+1, sqr_dny, work, work, trig_yf, work2, 0 )
1477
1478             DO  j = 0, (ny+1)/2
1479                ar(j) = work(2*j)
1480             ENDDO
1481             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1482                ar(ny+1-j) = work(2*j+1)
1483             ENDDO
1484
1485          ELSE
1486
1487             DO  j = 0, (ny+1)/2
1488                work(2*j) = ar(j)
1489             ENDDO
1490             DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1491                work(2*j+1) = ar(ny+1-j)
1492             ENDDO
1493             work(1) = 0.0
1494             work(ny+2) = 0.0
1495
1496             CALL ZDFFT( -1, ny+1, sqr_dny, work, work, trig_yb, work2, 0 )
1497
1498             ar(0:ny) = work(0:ny)
1499
1500          ENDIF
1501#else
1502          message_string = 'no system-specific fft-call available'
1503          CALL message( 'fft_y_1d', 'PA0188', 1, 2, 0, 6, 0 ) 
1504
1505#endif
1506
1507       ELSE
1508
1509          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
1510                           '" not available'
1511          CALL message( 'fft_y_1d', 'PA0189', 1, 2, 0, 6, 0 )
1512
1513       ENDIF
1514
1515    END SUBROUTINE fft_y_1d
1516
1517    SUBROUTINE fft_x_m( ar, direction )
1518
1519!----------------------------------------------------------------------!
1520!                               fft_x_m                                !
1521!                                                                      !
1522!               Fourier-transformation along x-direction               !
1523!                 Version for 1d domain decomposition                  !
1524!             using multiple 1D FFT from Math Keisan on NEC            !
1525!                       or Temperton-algorithm                         !
1526!       (no singleton-algorithm on NEC because it does not vectorize)  !
1527!                                                                      !
1528!----------------------------------------------------------------------!
1529
1530       IMPLICIT NONE
1531
1532       CHARACTER (LEN=*)              ::  direction
1533       INTEGER                        ::  i, k, siza
1534
1535       REAL, DIMENSION(0:nx,nz)       ::  ar
1536       REAL, DIMENSION(0:nx+3,nz+1)   ::  ai
1537       REAL, DIMENSION(6*(nx+4),nz+1) ::  work1
1538#if defined( __nec )
1539       INTEGER                             ::  sizw
1540       COMPLEX, DIMENSION((nx+4)/2+1,nz+1) ::  work
1541#endif
1542
1543       IF ( fft_method == 'temperton-algorithm' )  THEN
1544
1545          siza = SIZE( ai, 1 )
1546
1547          IF ( direction == 'forward')  THEN
1548
1549             ai(0:nx,1:nz) = ar(0:nx,1:nz)
1550             ai(nx+1:,:)   = 0.0
1551
1552             CALL fft991cy( ai, work1, trigs_x, ifax_x, 1, siza, nx+1, nz, -1 )
1553
1554             DO  k = 1, nz
1555                DO  i = 0, (nx+1)/2
1556                   ar(i,k) = ai(2*i,k)
1557                ENDDO
1558                DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
1559                   ar(nx+1-i,k) = ai(2*i+1,k)
1560                ENDDO
1561             ENDDO
1562
1563          ELSE
1564
1565             DO  k = 1, nz
1566                DO  i = 0, (nx+1)/2
1567                   ai(2*i,k) = ar(i,k)
1568                ENDDO
1569                DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
1570                   ai(2*i+1,k) = ar(nx+1-i,k)
1571                ENDDO
1572                ai(1,k) = 0.0
1573                ai(nx+2,k) = 0.0
1574             ENDDO
1575
1576             CALL fft991cy( ai, work1, trigs_x, ifax_x, 1, siza, nx+1, nz, 1 )
1577
1578             ar(0:nx,1:nz) = ai(0:nx,1:nz)
1579
1580          ENDIF
1581
1582       ELSEIF ( fft_method == 'system-specific' )  THEN
1583
1584#if defined( __nec )
1585          siza = SIZE( ai, 1 )
1586          sizw = SIZE( work, 1 )
1587
1588          IF ( direction == 'forward')  THEN
1589
1590!
1591!--          Tables are initialized once more. This call should not be
1592!--          necessary, but otherwise program aborts in asymmetric case
1593             CALL DZFFTM( 0, nx+1, nz1, sqr_dnx, work, nx+4, work, nx+4, &
1594                          trig_xf, work1, 0 )
1595
1596             ai(0:nx,1:nz) = ar(0:nx,1:nz)
1597             IF ( nz1 > nz )  THEN
1598                ai(:,nz1) = 0.0
1599             ENDIF
1600
1601             CALL DZFFTM( 1, nx+1, nz1, sqr_dnx, ai, siza, work, sizw, &
1602                          trig_xf, work1, 0 )
1603
1604             DO  k = 1, nz
1605                DO  i = 0, (nx+1)/2
1606                   ar(i,k) = REAL( work(i+1,k) )
1607                ENDDO
1608                DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
1609                   ar(nx+1-i,k) = AIMAG( work(i+1,k) )
1610                ENDDO
1611             ENDDO
1612
1613          ELSE
1614
1615!
1616!--          Tables are initialized once more. This call should not be
1617!--          necessary, but otherwise program aborts in asymmetric case
1618             CALL ZDFFTM( 0, nx+1, nz1, sqr_dnx, work, nx+4, work, nx+4, &
1619                          trig_xb, work1, 0 )
1620
1621             IF ( nz1 > nz )  THEN
1622                work(:,nz1) = 0.0
1623             ENDIF
1624             DO  k = 1, nz
1625                work(1,k) = CMPLX( ar(0,k), 0.0 )
1626                DO  i = 1, (nx+1)/2 - 1
1627                   work(i+1,k) = CMPLX( ar(i,k), ar(nx+1-i,k) )
1628                ENDDO
1629                work(((nx+1)/2)+1,k) = CMPLX( ar((nx+1)/2,k), 0.0 )
1630             ENDDO
1631
1632             CALL ZDFFTM( -1, nx+1, nz1, sqr_dnx, work, sizw, ai, siza, &
1633                          trig_xb, work1, 0 )
1634
1635             ar(0:nx,1:nz) = ai(0:nx,1:nz)
1636
1637          ENDIF
1638
1639#else
1640          message_string = 'no system-specific fft-call available'
1641          CALL message( 'fft_x_m', 'PA0188', 1, 2, 0, 6, 0 ) 
1642#endif
1643
1644       ELSE
1645
1646          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
1647                           '" not available'
1648          CALL message( 'fft_x_m', 'PA0189', 1, 2, 0, 6, 0 )
1649
1650       ENDIF
1651
1652    END SUBROUTINE fft_x_m
1653
1654    SUBROUTINE fft_y_m( ar, ny1, direction )
1655
1656!----------------------------------------------------------------------!
1657!                               fft_y_m                                !
1658!                                                                      !
1659!               Fourier-transformation along y-direction               !
1660!                 Version for 1d domain decomposition                  !
1661!             using multiple 1D FFT from Math Keisan on NEC            !
1662!                       or Temperton-algorithm                         !
1663!       (no singleton-algorithm on NEC because it does not vectorize)  !
1664!                                                                      !
1665!----------------------------------------------------------------------!
1666
1667       IMPLICIT NONE
1668
1669       CHARACTER (LEN=*)              ::  direction
1670       INTEGER                        ::  j, k, ny1, siza
1671
1672       REAL, DIMENSION(0:ny1,nz)      ::  ar
1673       REAL, DIMENSION(0:ny+3,nz+1)   ::  ai
1674       REAL, DIMENSION(6*(ny+4),nz+1) ::  work1
1675#if defined( __nec )
1676       INTEGER                             ::  sizw
1677       COMPLEX, DIMENSION((ny+4)/2+1,nz+1) ::  work
1678#endif
1679
1680       IF ( fft_method == 'temperton-algorithm' )  THEN
1681
1682          siza = SIZE( ai, 1 )
1683
1684          IF ( direction == 'forward')  THEN
1685
1686             ai(0:ny,1:nz) = ar(0:ny,1:nz)
1687             ai(ny+1:,:)   = 0.0
1688
1689             CALL fft991cy( ai, work1, trigs_y, ifax_y, 1, siza, ny+1, nz, -1 )
1690
1691             DO  k = 1, nz
1692                DO  j = 0, (ny+1)/2
1693                   ar(j,k) = ai(2*j,k)
1694                ENDDO
1695                DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1696                   ar(ny+1-j,k) = ai(2*j+1,k)
1697                ENDDO
1698             ENDDO
1699
1700          ELSE
1701
1702             DO  k = 1, nz
1703                DO  j = 0, (ny+1)/2
1704                   ai(2*j,k) = ar(j,k)
1705                ENDDO
1706                DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1707                   ai(2*j+1,k) = ar(ny+1-j,k)
1708                ENDDO
1709                ai(1,k) = 0.0
1710                ai(ny+2,k) = 0.0
1711             ENDDO
1712
1713             CALL fft991cy( ai, work1, trigs_y, ifax_y, 1, siza, ny+1, nz, 1 )
1714
1715             ar(0:ny,1:nz) = ai(0:ny,1:nz)
1716
1717          ENDIF
1718
1719       ELSEIF ( fft_method == 'system-specific' )  THEN
1720
1721#if defined( __nec )
1722          siza = SIZE( ai, 1 )
1723          sizw = SIZE( work, 1 )
1724
1725          IF ( direction == 'forward')  THEN
1726
1727!
1728!--          Tables are initialized once more. This call should not be
1729!--          necessary, but otherwise program aborts in asymmetric case
1730             CALL DZFFTM( 0, ny+1, nz1, sqr_dny, work, ny+4, work, ny+4, &
1731                          trig_yf, work1, 0 )
1732
1733             ai(0:ny,1:nz) = ar(0:ny,1:nz)
1734             IF ( nz1 > nz )  THEN
1735                ai(:,nz1) = 0.0
1736             ENDIF
1737
1738             CALL DZFFTM( 1, ny+1, nz1, sqr_dny, ai, siza, work, sizw, &
1739                          trig_yf, work1, 0 )
1740
1741             DO  k = 1, nz
1742                DO  j = 0, (ny+1)/2
1743                   ar(j,k) = REAL( work(j+1,k) )
1744                ENDDO
1745                DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1746                   ar(ny+1-j,k) = AIMAG( work(j+1,k) )
1747                ENDDO
1748             ENDDO
1749
1750          ELSE
1751
1752!
1753!--          Tables are initialized once more. This call should not be
1754!--          necessary, but otherwise program aborts in asymmetric case
1755             CALL ZDFFTM( 0, ny+1, nz1, sqr_dny, work, ny+4, work, ny+4, &
1756                          trig_yb, work1, 0 )
1757
1758             IF ( nz1 > nz )  THEN
1759                work(:,nz1) = 0.0
1760             ENDIF
1761             DO  k = 1, nz
1762                work(1,k) = CMPLX( ar(0,k), 0.0 )
1763                DO  j = 1, (ny+1)/2 - 1
1764                   work(j+1,k) = CMPLX( ar(j,k), ar(ny+1-j,k) )
1765                ENDDO
1766                work(((ny+1)/2)+1,k) = CMPLX( ar((ny+1)/2,k), 0.0 )
1767             ENDDO
1768
1769             CALL ZDFFTM( -1, ny+1, nz1, sqr_dny, work, sizw, ai, siza, &
1770                          trig_yb, work1, 0 )
1771
1772             ar(0:ny,1:nz) = ai(0:ny,1:nz)
1773
1774          ENDIF
1775
1776#else
1777          message_string = 'no system-specific fft-call available'
1778          CALL message( 'fft_y_m', 'PA0188', 1, 2, 0, 6, 0 ) 
1779#endif
1780
1781       ELSE
1782         
1783          message_string = 'fft method "' // TRIM( fft_method) // &
1784                           '" not available'
1785          CALL message( 'fft_x_m', 'PA0189', 1, 2, 0, 6, 0 )
1786
1787       ENDIF
1788
1789    END SUBROUTINE fft_y_m
1790
1791
1792 END MODULE fft_xy
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.